冷却装置

【課題】塵や埃が混入するおそれがなく、筐体内に収納される半導体素子や電子機器等の発熱部品を効果的に冷却することができる冷却装置を提供する。
【解決手段】冷却装置Ａは、筐体６内に収納される発熱部品５と熱的に接続されるヒートパイプ４と、筐体６に設置されるファン３と、そのファン３を囲む伝熱ダクト２とを有し、ヒートパイプ４の放熱側は、伝熱ダクト２に熱的に接続される。また、発熱部品５と熱的に接続される放熱板１が、伝熱ダクト２に熱的に接続される。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却装置に関し、特に、ノートブック型パーソナルコンピュータ等の筐体内に収納される半導体素子や電子機器等の発熱部品を冷却するための冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】筐体内に収納される半導体素子や電子機器等の発熱部品を冷却するため、種々の冷却装置が開発されている。
【０００３】図８〜図１０は、従来の冷却装置を示す斜視図である。図８に示す冷却装置Ｆは、ヒートシンクフィン１０ａを備えた小型ファン１０からなり、その小型ファン１０のヒートシンクフィン１０ａの底部に発熱部品１１を接続して、筐体１２内に設置される。
【０００４】図９に示す冷却装置Ｇは、それ自体ヒートシンク効果を有する金属製小型ファン１３からなり、その金属製小型ファン１３のケーシング１３ａの底部に発熱部品１１を直接接続して、筐体１４内に設置される。
【０００５】図１０に示す冷却装置Ｈは、発熱部品１１に接続される電気シールド板１６と、その電気シールド板１６に取り付けられるヒートパイプ１７とからなり、筐体１８内に設置される。この冷却装置Ｈは、電気シールド板１６に発熱部品１１の熱を受熱させ、その熱を外部に放熱させるものであり、電気シールド板１６を放熱板として機能させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の冷却装置Ｆ，Ｇでは、特に、内部スペースの限られたノートブック型パーソナルコンピュータにおいては、コンピュータ内の空気の対流が起こりにくく、また、コンピュータ内の空気温度が上昇すると、ファンを回しても熱風を吹き付けるのに等しい状態となるので、冷却効果はそれほど期待できない。さらに、温度の低い空気を取り入れて冷却を行う場合には、空気の取り入れに付随して塵、埃がコンピュータ本体内に混入され、回路基板上に堆積し、電気ショートを引き起こすおそれがある。
【０００７】従来の冷却装置Ｈでは、近年の発熱部品の発熱量の増加によってコンピュータ内の空気温度の上昇が著しく、十分な放熱効果が得られなくなってきている。
【０００８】本発明者は、筐体としてノートブック型パーソナルコンピュータと同じ大きさのＪＩＳ規格Ａ４サイズのプラスチック製ケースを用い、発熱部品の替わりに３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさのラバーヒータを用い、そのラバーヒータに１０Ｗの一定電力を入力し、従来の冷却装置Ｆ，Ｇ，Ｈを作動させた場合におけるヒータの温度を測定する実験を行った。図１１は、その実験結果を示すグラフである。
【０００９】図１１に示すように、いずれの冷却装置Ｆ，Ｇ，Ｈにおいても、ヒータの温度は８７℃〜９５℃まで上昇してしまい、冷却効果の少ないことがわかる。
【００１０】本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、塵や埃が混入するおそれがなく、筐体内に収納される半導体素子や電子機器等の発熱部品を効果的に冷却することができる冷却装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の冷却装置は、筐体内に収納される発熱部品と熱的に接続されるヒートパイプと、筐体に設置されるファンと、そのファンを囲むダクトとを有し、ヒートパイプの放熱側は、ダクトに熱的に接続されることを特徴とするものである。
【００１２】本発明によれば、発熱部品から発生した熱は、ヒートパイプを介して、ダクトに伝導され、ファンの回転によってダクトに吸入された温度の低い空気とともに、外部に排出される。
【００１３】発熱部品と熱的に接続される放熱板が、ダクトに熱的に接続されてもよく、その放熱板は、電気シールド板でもよい。
【００１４】また、ダクト内の放熱面積を増大させるために、ダクトの内面にフィンが設けられていてもよい。ファンにより吸入された空気を外部に排出しやすくするために、ダクトの排出口が、外部に向かって広がって形成されていてもよい。ダクトへの熱伝導及びダクトの均熱化を向上させるために、ダクトの外面の少なくとも一部に熱伝導性カーボングラファイトシートが覆われていてもよい。
【００１５】また、設置スペースを小さくするために、ファンの一部がダクトと一体に設けられていてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る第１の形態の冷却装置の構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す冷却装置を筐体内に設置した状態を示す斜視図である。
【００１７】図１及び図２に示すように、本発明の第１の形態の冷却装置Ａは、略Ｌ字状に形成された放熱板１と、放熱板１に設けられた伝熱ダクト２と、その伝熱ダクト２内に設置されるファン３と、放熱板１に連結されるヒートパイプ４と、を有する。
【００１８】放熱板１は、銅、アルミニウムのような熱伝導性の艮好な金属板で作られるのが好ましい。また、放熱板１を電気シールド板として機能させてもよく、この場合には、電気シールド板を別途設ける必要がなく、設置スペースを小さくできるので、装置の小型化を図ることができる。図２に示すように、ノートブック型パーソナルコンピュータ等の筐体６内に収納される半導体素子や電子機器等の発熱部品５は、放熱板１と接触して熱的に接続されており、発熱部品５から発生する熱は、放熱板１に受熱される。
【００１９】伝熱ダクト２は、熱伝導性の優れた金属板で作られており、ファン３によって伝熱ダクト２内に空気を吸入するための吸入口２ａと、その吸入した空気を外部に排出するための排出口２ｂとを備えている。伝熱ダクト２は、放熱板１の他方側の面に締結具２ｃを介して連結されている。
【００２０】ファン３は、伝熱ダクト２の吸入口２ａ近傍に設置され、放熱板１、ヒートパイプ４及び伝熱ダクト２を介して伝導された熱を、吸入された温度の低い空気とともに外部に排出する。
【００２１】ヒートパイプ４は、両端部が密閉された金属管内に作動液を減圧して封入したものであり、発熱部品５側から伝熱ダクト２側に略Ｌ字状に延びて形成され、支持具４ａによって放熱板１に連結されている。
【００２２】本発明の冷却装置Ａによれば、発熱部品５から発生した熱は、放熱板１及びヒートパイプ４を介して、伝熱ダクト２に伝導され、ファン３の回転によって伝熱ダクト２の吸入口２ａに吸入された温度の低い空気とともに、排出口２ｂから外部に排出される。
【００２３】従って、従来のように発熱部品５を温度の高い空気により直接的に冷却するのではなく、発熱部品５から間隔を隔てた伝熱ダクト２内で、温度の低い空気により冷却するので、冷却効果が高い。
【００２４】本発明者は、筐体としてノートブック型パーソナルコンピュータと同じ大きさのＪＩＳ規格Ａ４サイズのプラスチック製ケースを用い、発熱部品の替わりに３０ｍｍ×３０ｍｍの大きさのラバーヒータを用い、そのラバーヒータに１０Ｗの一定電力を入力し、冷却装置Ａを作動させた場合におけるヒータの温度を測定する実験を行った。図６は、その実験結果を示すグラフである。
【００２５】図６の実線で示すように、本発明の冷却装置Ａでは、ヒータの温度は６３℃程度までしか上昇せず、従来に比べ冷却効果が高いことがわかる。
【００２６】本発明は又、発熱部品５側にはファン３による空気の強制循環を行わないので、塵、埃が回路基板や電子素子等に堆積して電気ショートを引き起こすことを防止でき、安全性が向上する。
【００２７】さらに、空気循環路となる伝熱ダクト２の設置スペースを小さくできるので、設計自由度が増大するとともに、装置の小型化を図ることができる。
【００２８】図３は、本発明に係る第２の形態の冷却装置の構成を示す斜視図である。図３に示すように、この冷却装置Ｂは、伝熱ダクト２の内面の排出口２ｂ側に複数のフィン７が垂直方向に並んで設けられているので、伝熱ダクト２内の放熱面積を増大させることができ、より高い冷却効果を得ることができる。冷却装置Ｂを用いて上記と同様の実験を行った結果、図６の点線で示すように、ヒータの温度は５３℃程度までしか上昇せず、冷却効果が高いことがわかる。
【００２９】図４は、本発明に係る第３の形態の冷却装置の構成を示す斜視図である。図４に示すように、この冷却装置Ｃでは、伝熱ダクト２の排出口２ｂが外部に向かって矢印方向に広がって形成されているので、吸入された空気を外部に排出しやすくなり、より高い冷却効果を得ることができる。この冷却装置Ｃを用いて上記と同様の実験を行った結果、図６の一点鎖線で示すように、ヒータの温度は５７℃程度までしか上昇せず、冷却効果が高いことがわかる。
【００３０】図５は、本発明に係る第４の形態の冷却装置の構成を示す斜視図である。図５に示すように、この冷却装置Ｄでは、伝熱ダクト２の外面に純アルミニウムの２倍以上の熱伝導性を有する熱伝導性カーボングラファイトシート８が貼り付けられているので、伝熱ダクト２への熱伝導及び伝熱ダクト２の均熱化を向上させることができる。この冷却装置Ｄを用いて上記と同様の実験を行った結果、図６の２点鎖線で示すように、ヒータの温度は５５℃程度までしか上昇せず、冷却効果が高いことがわかる。
【００３１】本発明は、上記の実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。
【００３２】例えば、図７に示す冷却装置Ｅのように、ファン３の頂面若しくは底面を伝熱ダクト２に埋め込んで一体に設ければ、伝熱ダクト２の厚みが薄くなり設置スペースを小さくできるので、スペースの限られたノートブック型パーソナルコンピュータ内部で使用する場合には、特に有効である。
【００３３】
【発明の効果】本発明の冷却装置によれば、次のような優れた効果を奏する。
（１）従来のように発熱部品を温度の高い空気により直接的に冷却するのではなく、発熱部品から間隔を隔てたダクト内で、温度の低い空気により冷却するので、冷却効果が高い。
（２）発熱部品側ではファンによる空気の強制循環を行わないので、塵、埃が回路基板や電子素子等に堆積して電気ショートを引き起こすことを防止でき、安全性が向上する。
（３）空気循環路となるダクトの設置スペースを小さくできるので、設計自由度が増大するとともに、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の形態の冷却装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す冷却装置を筐体内に設置した状態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る第２の形態の冷却装置の構成を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る第３の形態の冷却装置の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る第４の形態の冷却装置の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る第１乃至第４の形態の冷却装置を用いて、ヒータの温度上昇を測定する実験の結果を示すグラフである。
【図７】本発明の冷却装置の変形例を示す斜視図である。
【図８】従来の冷却装置を示す斜視図である
【図９】従来の冷却装置を示す斜視図である。
【図１０】従来の冷却装置を示す斜視図である。
【図１１】従来の冷却装置を用いて、ヒータの温度上昇を測定する実験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ：本発明の第１の形態の冷却装置
Ｂ：本発明の第２の形態の冷却装置
Ｃ：本発明の第３の形態の冷却装置
Ｄ：本発明の第４の形態の冷却装置
１：放熱板
２：伝熱ダクト（ダクト）
２ａ：吸入口
２ｂ：排出口
３：ファン
４：ヒートパイプ
５：発熱部品
６：筐体
７：フィン
８：熱伝導性カーボングラファイトシート

【特許請求の範囲】
【請求項１】筐体内に収納される発熱部品と熱的に接続されるヒートパイプと、前記筐体に設置されるファンと、そのファンを囲むダクトとを有し、前記ヒートパイプの放熱側は、前記ダクトに熱的に接続されることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】前記発熱部品と熱的に接続される放熱板が、前記ダクトに熱的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】前記放熱板は、電気シールド板であることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】前記ダクトの内面にフィンが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載の冷却装置。
【請求項５】前記ダクトの排出口は、外部に向かって広がって形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つの項に記載の冷却装置。
【請求項６】前記ダクトの外面の少なくとも一部に熱伝導性カーボングラファイトシートが覆われていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つの項に記載の冷却装置。
【請求項７】前記ファンの一部が前記ダクトと一体に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つの項に記載の冷却装置。

【図１】